[發(fā)明專利]凝膠聚合物鋰離子電池電極片及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910143465.1
• 申請日: 2009-05-26
• 公開（公告）號: CN101714622A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張新;郭燕川;徐海濤;高強力;李榮復(fù);崔瑩;胡元芬;陳科理
• 申請（專利權(quán)）人: 張新
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M10/40;H01M4/62;H01M4/04
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;顧珊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采用多層一次涂布技術(shù)制備新型凝膠聚合物鋰離子電池電極片的方法。

背景技術(shù)

聚合物鋰離子電池的生產(chǎn)技術(shù)最先由Bellcore公開，其生產(chǎn)流程包括正極極片和負極極片的制備、組裝和聚合物電解質(zhì)膜的制備。其工藝制備過程采用在沖孔后的鋁箔和銅箔上涂覆正負極漿料，而后在正負極之間添加聚合物薄膜或凝膠電解質(zhì)，以使正負極隔離，將正負極膜分切后，疊片、熱壓的方式得到電池電芯。這種方法生產(chǎn)工藝繁瑣，所得的電芯一致性差、成品率低，由于其電極厚度大還造成電極材料的利用率低，生產(chǎn)成本高。

萬向集團公司在專利(200810060861.3)中描述了采用刮涂進行單層涂布方法制備聚合物鋰電池基片的工藝，但是涂布厚度沒有進行具體的描述。在專利(200810060860.9)中描述了采用噴涂的方法制備電極涂層的工藝，但是該方法的涂布均勻性較低，厚度不易控制。三洋電機株式會社在專利(00817741.4)描述了一種利用薄膜沉積的方法制作電池集流體，該集流體能夠與鋰產(chǎn)生合金，該合金電極具有優(yōu)良的電導(dǎo)率，但是該沉積需要在高溫下進行熱處理，操作程序復(fù)雜，不易工業(yè)化生產(chǎn)。比亞迪股份有限公司在專利(200510002144.1)中介紹了一種包括拉漿工序、輥壓工序、分切工序和切斷工序制備鋰電池電極涂層的方法，但沒有說明具體的涂布方式及涂布厚度。日本財團法人電力中央研究所在專利(200580027720.6)中介紹了一種有機電解質(zhì)鋰電池正極片的制造方法，但沒有指明采用何種涂層制備工藝。

本發(fā)明采用多層一次涂布技術(shù)制備新型凝膠聚合物鋰離子電池電極涂層的方法，是通過高速涂布機將電池的正極活性材料漿液及凝膠聚合物電解質(zhì)漿液與負極活性材料漿液采用三層一次的涂布技術(shù)直接得到電極活性材料/凝膠電解質(zhì)的兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)或電極活性材料/凝膠電解質(zhì)/電極活性材料的三層復(fù)合結(jié)構(gòu)的電池電極涂層。該方法具有原始創(chuàng)新性，在相關(guān)專利和文獻中未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的是提供一種凝膠聚合物鋰離子電池電極片，本發(fā)明的另一目的是提供一種凝膠聚合物鋰離子電池電極片的制備方法，包括漿料的制備、過濾以及多層一次涂布等工藝步驟。

在第一方面，本發(fā)明的凝膠聚合物鋰離子電池電極片包括電極活性材料/凝膠電解質(zhì)的兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)或電極活性材料/凝膠電解質(zhì)/電極活性材料的三層復(fù)合結(jié)構(gòu)。所述電極活性材料包含粘結(jié)劑、表面活性劑、分散劑、導(dǎo)電劑和鋰離子電極材料用溶劑。所述粘結(jié)劑可以為聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一種或幾種的混合物。所述表面活性劑包括4，5-二丁基萘磺酸鈉、丁二酸二異辛酯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或幾種的混合物。所述分散劑可以為乙醇，丙醇、丁醇和四氫呋喃中的一種或幾種的混合物。所述凝膠電解質(zhì)包含凝膠聚合物單體、固化劑和電解質(zhì)。所述凝膠聚合物單體可以為包含極性基團官能團C＝O、C＝N或C-O的化合物，如聚氨酯單體。所述固化劑可以為醛類固化劑，如甲醛。所述電解質(zhì)可以為LiPF6、LiCLO4中的一種或兩種。

在第二方面，本發(fā)明所描述的凝膠聚合物鋰離子電池電極片的制備方法包括以下步驟：

a)將電極活性材料進行研磨，并添加粘結(jié)劑、表面活性劑、分散劑、導(dǎo)電劑和鋰電池電極材料用溶劑得到電極活性材料粗漿料；

b)將該電極活性材料的粗漿料進行過濾，得到均勻的預(yù)涂精制漿液；

c)將凝膠電解質(zhì)的單體、固化劑、聚合物電解質(zhì)分散于溶劑中，過濾后得到預(yù)涂的凝膠電解質(zhì)漿液；

d)將b)和c)得到的預(yù)涂漿液采用多層一次的涂布方法，直接涂布于集流體與聚酯復(fù)合薄膜上，得到電極活性材料/凝膠電解質(zhì)的兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)或電極活性材料/凝膠電解質(zhì)/電極活性材料的三層復(fù)合結(jié)構(gòu)的電池電極涂層；

e)將d)得到的電極層采用烘箱或者臥式烘道進行聚合物單體的固化和電池電極涂層的整體干燥，其溫度在20-100℃，烘干時間為10秒到100分鐘。